Digitale Regler: Online-Quiz für Regelungstechnik-Studierende

Question 1

Welche Komponente ist kein Bestandteil eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Regelkreis

Answer

Sensor

Answer

Aktor

Answer

Filter

Question 2

Welche der folgenden Darstellungen ist eine Zustandsraumdarstellung eines linearen zeitinvarianten Systems?

Accepted Answer

ẋ(t) = Ax(t) + Bu(t)

Answer

y(t) = Cx(t) + Du(t)

Answer

z(t) = Fx(t) + Gu(t)

Answer

H(s) = C(sI - A)^{-1}B + D

Question 3

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt die Stabilität eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Eigenwerte liegen innerhalb des Einheitskreises

Answer

Polfrequenz liegt unterhalb der halben Abtastfrequenz

Answer

Verstärkungsfaktor ist größer als 1

Answer

Phasenrand ist kleiner als 180 Grad

Question 4

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt die minimale Abtastzeit eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Shannon-Frequenz

Answer

Nyquist-Frequenz

Answer

Grenzfrequenz

Answer

Polfrequenz

Question 5

Wie lautet die Gleichung für den Fehler e(k) eines digitalen geschlossenen Regelkreises?

Accepted Answer

e(k) = r(k) - y(k)

Answer

e(k) = y(k) - r(k)

Answer

e(k) = r(k) - y(k-1)

Answer

e(k) = y(k-1) - r(k)

Question 6

Was unterscheidet einen Zustandsbeobachter von einem Schätzer?

Accepted Answer

Zustandsbeobachter verwenden ein Modell des Systems, Schätzer nicht.

Answer

Schätzer sind genauer als Zustandsbeobachter.

Answer

Zustandsbeobachter sind nur für lineare Systeme geeignet.

Answer

Zustandsbeobachter und Schätzer sind identisch.

Question 7

Welche der folgenden Aussagen zum Entwurf digitaler Regler ist unzutreffend?

Accepted Answer

Digitale Regler sind immer stabiler als analoge Regler.

Answer

Die Z-Transformation ist eine hilfreiche Methode.

Answer

Frequenzgangverfahren können die Stabilität digitaler Regler analysieren.

Answer

Die Abtastzeit muss sorgfältig gewählt werden.

Question 8

Welcher wesentliche Nachteil ist bei digitalen Reglern zu nennen?

Accepted Answer

Verzögerung

Answer

Kosten

Answer

Komplexität

Answer

Ungenauigkeit

Question 9

Welche Aussage beschreibt eine Zustandsraumdarstellung eines linearen Systems am besten?

Accepted Answer

Eine Matrixgleichung, die die zeitliche Entwicklung des Systemzustands darstellt

Answer

Eine Übertragungsfunktion, die das Verhältnis von Eingang zu Ausgang beschreibt

Answer

Eine Differenzengleichung, die das Systemverhalten diskretisiert

Answer

Ein Zustandsdiagramm, das die möglichen Systemzustände darstellt

Question 10

Welche Abtastfrequenz führt bei einem digitalen Regler zu einer besseren Regelgüte?

Accepted Answer

Höhere Abtastfrequenzen

Answer

Niedrigere Abtastfrequenzen

Answer

Die Abtastfrequenz hat keinen Einfluss auf die Regelgüte

Question 11

Welche Funktion beschreibt den Frequenzgang eines digitalen Filters?

Accepted Answer

Amplitude und Phase in Abhängigkeit von der Frequenz

Answer

Real- und Imaginärteil in Abhängigkeit von der Frequenz

Answer

Pol-Nullstellen-Diagramm

Answer

Schrittantwort

Question 12

Was charakterisiert einen nichtlinearen digitalen Regler?

Accepted Answer

Nichtlineare Übertragungsfunktion von der Eingangsgröße

Answer

Lineare Übertragungsfunktion von der Eingangsgröße

Answer

Besitzt nur endlich viele innere Zustände

Answer

Stets stabil

Question 13

Nennen Sie zwei entscheidende Vorteile digitaler Regler gegenüber analogen Reglern.

Accepted Answer

Präzision und Programmierbarkeit

Answer

Schnelligkeit und Energieeffizienz

Answer

Kostengünstigkeit und Robustheit

Question 14

Welcher aufgeführte Vorteil digitaler Regler trifft nicht zu?

Accepted Answer

Geringere Kosten

Answer

Höhere Präzision

Answer

Einfache Implementierung

Answer

Robustheit gegenüber Störungen

Question 15

Welche Zustandsraumdarstellung beschreibt ein kontinuierliches System?

Accepted Answer

{x(t)} = Ax(t) + Bu(t)

Answer

{dx/dt} = Ax + Bu

Answer

{x(k+1)} = Ax(k) + Bu(k)

Answer

{x(k)} = Ax(k) + Bu(k+1)

Question 16

Welche Methode dient dem Entwurf digitaler PID-Regler?

Accepted Answer

Ziegler-Nichols-Methode

Answer

Polplatzierung

Answer

Wurzelortung

Answer

Steuerungsentwurf

Question 17

Welcher Begriff beschreibt die Fähigkeit eines Reglers, Störungen zu kompensieren?

Accepted Answer

Robustheit

Answer

Regelgüte

Answer

Stabilität

Answer

Dynamik

Question 18

Welcher Begriff bezeichnet die Zeit, bis ein Regler auf eine Änderung der Eingangsgröße reagiert?

Accepted Answer

Auflaufzeit

Answer

Überschwingweite

Answer

Setzzeit

Answer

Stationäre Regelabweichung

Question 19

Welches Abtasttheorem definiert die minimale Abtastfrequenz, die erforderlich ist, um Aliasing zu vermeiden?

Accepted Answer

Nyquist-Theorem

Answer

Shannon-Theorem

Answer

Whittaker-Kotelnikov-Theorem

Answer

Laplace-Theorem

Question 20

Welcher Typ digitaler Regler wird in der Praxis am häufigsten eingesetzt?

Accepted Answer

PID-Regler

Answer

Zustandsregler

Answer

Nichtlinearer Regler

Answer

Robuster Regler

Question 21

Wie lautet die allgemeine Form der Zustandsgleichung eines linearen zeitinvarianten Systems?

Accepted Answer

x'(t) = Ax(t) + Bu(t)

Answer

x(t) = Ax(t-1) + Bu(t)

Answer

y(t) = Cx(t) + Du(t)

Answer

y(t) = Ax(t) + Bu(t-1)

Question 22

Welcher Begriff beschreibt die Fähigkeit eines Reglers, Störungen zu kompensieren?

Accepted Answer

Robustheit

Answer

Regelgüte

Answer

Stabilität

Answer

Dämpfung

Question 23

Welche der folgenden Größen wird in der Zustandsraumdarstellung durch einen Vektor repräsentiert?

Accepted Answer

x

Answer

u

Answer

y

Answer

A

Question 24

Welcher Algorithmus wird zur effizienten Berechnung der Faltung zweier diskreter Signale verwendet?

Accepted Answer

Schnelle Fourier-Transformation (FFT)

Answer

Diskrete Fourier-Transformation (DFT)

Answer

Z-Transformation

Answer

Walsh-Hadamard-Transformation (WHT)

Question 25

Wie wirken sich die Einstellparameter eines digitalen PID-Reglers auf das Systemverhalten aus?

Accepted Answer

Proportionalterm: Verkürzt die Anstiegszeit

Accepted Answer

Integralterm: Reduziert die bleibende Regelabweichung

Accepted Answer

Differenzialterm: Dämpft Schwingungen

Answer

Keine Auswirkung

Question 26

Welche Auswirkungen hat die Abtastzeit auf die Leistungen digitaler Regelsysteme?

Accepted Answer

Die Abtastzeit beeinflusst die Genauigkeit, Stabilität und das dynamische Verhalten digitaler Regelsysteme.

Answer

Die Abtastzeit hat keine Auswirkungen auf die Leistung digitaler Regelsysteme.

Answer

Eine kürzere Abtastzeit verbessert immer die Systemleistung.

Answer

Eine längere Abtastzeit verbessert immer die Stabilität.

Question 27

Welchen Vorteil bietet die Verwendung von Zustandsraumdarstellungen bei der Analyse digitaler Regler?

Accepted Answer

Ermöglicht die präzise Modellierung komplexer Systeme

Answer

Vereinfacht die Berechnung des Regelgesetzes

Answer

Kann nur für lineare Systeme angewendet werden

Answer

Reduziert den Rechenaufwand

Question 28

Welche Methoden können zur Stabilitätsanalyse digitaler Regler eingesetzt werden?

Accepted Answer

Alle genannten Methoden

Answer

Wurzelortskurvenanalyse

Answer

Nyquist-Kriterium

Answer

Bode-Diagramm

Question 29

Was ist der Unterschied zwischen einem Zustandsregler und einem Zustandsbeobachter?

Accepted Answer

Ein Zustandsregler schätzt den Systemzustand, während ein Zustandsbeobachter ihn misst.

Answer

Ein Zustandsregler ist eine Art Zustandsbeobachter.

Answer

Beide schätzen und messen den Systemzustand.

Answer

Es gibt keinen Unterschied zwischen ihnen.

Question 30

Was ist die primäre Funktion eines Anti-Aliasing-Filters in digitalen Regelsystemen?

Accepted Answer

Entfernen hochfrequenter Störungen

Answer

Stabilisieren des Systems

Answer

Erhöhen der Abtastzeit

Answer

Berechnen des Regelgesetzes

Question 31

Was bedeutet die Abkürzung "FIR" im Zusammenhang mit digitalen Filtern?

Accepted Answer

Finite Impulse Response

Answer

Feedback Impulse Response

Answer

Finite Impulse Regulator

Answer

Feedback Impulse Regulator

Question 32

Welche Regelungsstruktur eignet sich am besten für Systeme mit Zeitverzögerung?

Accepted Answer

PID-Regler

Answer

PI-Regler

Answer

PD-Regler

Answer

Zustandsregler

Question 33

Welche Hauptaufgabe erfüllen Zustandsbeobachter in digitalen Regelsystemen?

Accepted Answer

Ermöglichen die Schätzung des aktuellen Systemzustands, auch wenn dieser nicht direkt messbar ist.

Answer

Kompensieren ausschließlich Störgrößen.

Answer

Sind nur für analoge Regelsysteme relevant.

Answer

Sind in der Regel teurer als direkte Messungen.

Question 34

Welches Abtastverfahren eignet sich für Prozesse mit schnellen Änderungen?

Accepted Answer

Überabtastung

Answer

Impulsabtastung

Answer

Halbwertabtastung

Answer

Unterabtastung

Question 35

Wie lautet die Übertragungsfunktion eines digitalen PID-Reglers?

Accepted Answer

G(z) = Kp + Kd * z^(-1) + Ki * z^(-1) / (1 - z^(-1))

Answer

G(z) = Kp + Kd * (1 - z^(-1)) + Ki * z^(-1)

Answer

G(z) = Kp + Kd * z + Ki * (1 - z^(-1))

Answer

G(z) = Kp + Kd * z^(-1) + Ki * (1 - z^(-1))

Question 36

Welche der folgenden Anwendungen ist für digitale Regler nicht geeignet?

Accepted Answer

Bildverarbeitung

Answer

Temperaturregelung

Answer

Geschwindigkeitsregelung

Answer

Luftfahrtregelung

Question 37

Welcher der folgenden Vorteile ist mit der Verwendung digitaler Regler verbunden?

Accepted Answer

Alle oben genannten Vorteile

Answer

Geringere Kosten

Answer

Höhere Flexibilität

Answer

Verbesserte Zuverlässigkeit

Question 38

Welche Aussage zur Zustandsraumdarstellung digitaler Regler ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ermöglicht die Analyse und den Entwurf von Reglern im diskreten Zeitbereich.

Answer

Sie ist nur für nichtlineare Systeme anwendbar.

Answer

Sie erfordert ausschließlich die Kenntnis des Übertragungsfunktion des Systems.

Question 39

Welche Größe ist KEIN Eingang eines digitalen PID-Reglers?

Accepted Answer

Regelstrecke

Answer

Messwert

Answer

Stellgröße

Answer

Sollwert

Question 40

Wie wird das Integralterm in einem digitalen PID-Regler implementiert?

Accepted Answer

Durch akkumulierte Summierung vergangener Messwertfehler

Answer

Durch proportionale Multiplikation des aktuellen Messwertfehlers

Answer

Durch direkte Integration des Messwertsignals

Answer

Durch differenzielle Berechnung des Messwertfehlers

Question 41

Welche Aussage zur Quantisierung in digitalen Reglern ist inkorrekt?

Accepted Answer

Sie verbessert stets die Reglerleistung.

Answer

Sie kann zu einer Begrenzung der Stellgröße führen.

Answer

Sie kann die Stabilität des Reglers beeinträchtigen.

Question 42

Welche Methode kann zur Reduzierung des Überschwingens eines digitalen Reglers eingesetzt werden?

Accepted Answer

Erhöhung der Dämpfung des Reglers

Answer

Verringerung der Verstärkung des Reglers

Answer

Verlängerung der Abtastzeit

Question 43

Welche der folgenden Aussagen zur Zustandsraumdarstellung eines digitalen Reglers ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist eine zeitdiskrete Beschreibung des Reglerverhaltens, die Eingangs- und Ausgangsgrößen sowie deren zeitliche Änderungen berücksichtigt.

Answer

Sie ist nur für lineare Regler gültig.

Question 44

Welcher der folgenden Reglertypen ist ein digitaler PID-Regler?

Accepted Answer

Proportional-Integral-Derivativ-Regler

Answer

Integral-Derivativ-Regler

Answer

Proportional-Integral-Regler

Question 45

Welche der folgenden Aussagen zur Stabilität eines digitalen Reglers ist falsch?

Accepted Answer

Ein digitaler Regler ist immer stabil, wenn seine Übertragungsfunktion stabil ist.

Answer

Ein digitaler Regler kann instabil werden, wenn seine Verstärkung zu hoch ist.

Answer

Ein digitaler Regler kann instabil werden, wenn seine Abtastzeit zu groß ist.

Question 46

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einer kontinuierlichen und einer diskreten Zeitübertragungsfunktion?

Accepted Answer

Die kontinuierliche Zeitübertragungsfunktion beschreibt das Verhalten des Reglers kontinuierlich in Abhängigkeit von der Zeit, während die diskrete Zeitübertragungsfunktion sein Verhalten in Abhängigkeit von der Abtastzeit beschreibt.

Answer

Die kontinuierliche Zeitübertragungsfunktion ist nur für lineare Regler gültig, während die diskrete Zeitübertragungsfunktion auch für nichtlineare Regler gültig ist.

Question 47

Welche der folgenden Aussagen zur Abtastzeit eines digitalen Reglers ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen des Ausgangssignals.

Answer

Sie ist die Zeit, die der Regler benötigt, um das Ausgangssignal zu berechnen.

Answer

Sie ist die Zeit, die das System benötigt, um auf eine Änderung des Eingangssignals zu reagieren.

Question 48

Welche der folgenden Aussagen zur Implementierung digitaler Regler auf Mikrocontrollern ist **falsch**?

Accepted Answer

Mikrocontroller sind zu langsam, um komplexe digitale Regler zu implementieren.

Answer

Mikrocontroller können mit verschiedenen Programmiersprachen programmiert werden.

Answer

Mikrocontroller benötigen eine Schnittstelle zum Zugriff auf Eingangs- und Ausgangsdaten.

Question 49

Welche der folgenden Aussagen über digitale Regler ist **richtig**?

Accepted Answer

Sie sind zeitdiskret und arbeiten mit digitalen Signalen.

Answer

Sie sind kontinuierlich und arbeiten mit analogen Signalen.

Answer

Sie sind nichtlinear und haben keinen Einfluss auf das Regelverhalten.

Question 50

Welche der folgenden Methoden wird zur Zustandsraumdarstellung eines digitalen Reglers verwendet?

Accepted Answer

Differenzengleichung

Answer

Frequenzgang

Answer

Übertragungsfunktion

Answer

Bode-Diagramm

Question 51

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen einem digitalen PI-Regler und einem digitalen PID-Regler?

Accepted Answer

Der PID-Regler enthält zusätzlich einen Differenzialterm.

Answer

Der PI-Regler hat eine höhere Regelabweichung.

Answer

Der PID-Regler ist nur für lineare Systeme geeignet.

Question 52

Welche der folgenden Größen ist für die Stabilität eines digitalen Reglers von **entscheidender** Bedeutung?

Accepted Answer

Verstärkungsfaktor

Answer

Filtereigenschaften

Answer

Schaltfrequenz

Answer

Tastverhältnis

Question 53

Wie berechnet sich die Regelabweichung eines digitalen Reglers?

Accepted Answer

Differenz zwischen Soll- und Istwert

Answer

Summe von Soll- und Istwert

Answer

Produkt von Soll- und Istwert

Answer

Quotient von Soll- und Istwert

Question 54

Wie wird die Abtastfrequenz eines digitalen Reglers bestimmt?

Accepted Answer

Mindestens doppelt so hoch wie die höchste dominante Systemfrequenz

Answer

So niedrig wie möglich

Answer

So hoch wie möglich

Question 55

Welcher der folgenden Reglertypen eignet sich am besten für Systeme mit variablen Parametern?

Accepted Answer

Adaptiver Regler

Answer

Proportionaler Regler

Answer

Integraler Regler

Question 56

Welche Aussage zur Implementierung digitaler Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Digitale Regler können auf Mikrocontrollern oder dedizierten digitalen Reglern realisiert werden.

Answer

Digitale Regler können nur in komplexen Systemen eingesetzt werden.

Answer

Digitale Regler sind ausschließlich analog implementiert.

Question 57

Welche der folgenden Zustandsraumdarstellungen eines digitalen Reglers ist korrekt?

Accepted Answer

x(k+1) = Ax(k) + Bu(k)

Answer

x(k+1) = Ax(k) + Bu(k-1)

Answer

x(k+1) = x(k) + Bu(k)

Answer

x(k+1) = Bx(k) + Au(k)

Question 58

Welche Aussage zu digitalen PID-Reglern ist korrekt?

Accepted Answer

Digitale PID-Regler bestehen aus Proportional-, Integral- und Differenztermanteilen.

Answer

Digitale PID-Regler sind immer stabil.

Answer

Digitale PID-Regler sind nur für einfache Systeme geeignet.

Question 59

Welche Aussage zum Entwerfen digitaler Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Zustandsrückführung kann eingesetzt werden, um die Regelgüte zu verbessern.

Answer

Es ist stets möglich, einen perfekten Regler zu finden.

Answer

Die Abtastzeit hat keinen Einfluss auf das Regelverhalten.

Question 60

Welche Aussage zur Implementierung digitaler Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Digitale Regler können auf Mikrocontrollern oder FPGAs implementiert werden.

Answer

Digitale Regler erfordern immer eine sehr hohe Genauigkeit.

Answer

Digitale Regler sind unempfindlich gegenüber Rauschen.

Question 61

Welche Aussage zu Anti-Aliasing-Filtern ist korrekt?

Accepted Answer

Anti-Aliasing-Filter dienen dazu, Aliasing-Effekte zu reduzieren.

Answer

Anti-Aliasing-Filter erhöhen die Regelgüte.

Answer

Anti-Aliasing-Filter können nur für hochfrequente Signale verwendet werden.

Answer

Anti-Aliasing-Filter sind immer digital.

Question 62

Welche Aussage über digitale Regler ist korrekt?

Accepted Answer

Digitale Regler verarbeiten Signale, die zu diskreten Zeitpunkten abgetastet werden.

Answer

Digitale Regler werden ausschließlich in analogen Systemen eingesetzt.

Answer

Digitale Regler haben immer eine lineare Übertragungsfunktion.

Answer

Digitale Regler können nur für deterministische Systeme verwendet werden.

Question 63

Welche Größe stellt einen Nachteil digitaler Regler dar?

Accepted Answer

Verzögerungszeit

Answer

Hohe Genauigkeit

Answer

Flexibilität bei der Anpassung

Answer

Einfache Implementierung

Question 64

Welche Aussage über die Abtastfrequenz ist korrekt?

Accepted Answer

Die Abtastfrequenz sollte mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenz im System.

Answer

Die Abtastfrequenz sollte so niedrig wie möglich sein.

Answer

Die Abtastfrequenz sollte mit der Frequenz des zu regelnden Systems übereinstimmen.

Answer

Die Abtastfrequenz hat keinen Einfluss auf die Systemleistung.